CapÃtulo 1 : Mecatrónica
La ingeniería mecánica, también conocida como mecatrónica, es una rama interdisciplinaria de la ingeniería que se centra en la integración de la ingeniería mecánica, la ingeniería eléctrica, la ingeniería electrónica y la ingeniería de software. Además, incluye una combinación de robótica, informática, telecomunicaciones, sistemas, control, automatización e ingeniería de productos. La ingeniería mecatrónica también se conoce como mecatrónica.
A lo largo del tiempo, numerosos subcampos de la ingeniería han sido capaces de adaptarse y multiplicarse con éxito en respuesta al progreso de la tecnología. El propósito de la mecatrónica es fabricar una solución de diseño que reúna todos estos diferentes subcampos en un solo todo cohesivo. Originalmente, el campo de la mecatrónica estaba destinado a ser nada más que una combinación de mecánica, electricidad y electrónica, de ahí que el nombre sea un acrónimo de las palabras "mecánica" y "electrónica"; Sin embargo, a medida que la complejidad de los sistemas técnicos seguía evolucionando, la definición se ha ampliado para incluir esferas más técnicas.
A Tetsuro Mori, un ingeniero afiliado a Yaskawa Electric Corporation, se le atribuye la creación del término "mecatrónica", que tiene sus raíces en palabras japonesas e inglesas. "46-32714" fue el número de registro que la empresa utilizó en 1971 cuando registró la palabra "mecatrónica" como marca comercial en Japón. Después de un tiempo, la corporación puso el derecho a usar la palabra a disposición del público en general, y personas de todo el mundo comenzaron a usar la palabra. En la actualidad, el término se traduce a un gran número de idiomas y se considera un término esencial para el sector automatizado avanzado.
Un número significativo de personas considera que la mecatrónica es una palabra de moda contemporánea que se asocia con la automatización, la robótica y la ingeniería electromecánica.
La norma francesa NF E 01-010 tiene la siguiente definición: "enfoque destinado a la integración sinérgica de la mecánica, la electrónica, la teoría del control y la informática en el diseño y la fabricación de productos, con el fin de mejorar y/u optimizar su funcionalidad".
"46-32714" fue el número de registro que la empresa utilizó en 1971 cuando registró la palabra "mecatrónica" como marca comercial en Japón. Después de un tiempo, la corporación puso el derecho a usar la palabra a disposición del público en general, y personas de todo el mundo comenzaron a usar la palabra.
Hubo una mejora importante en el rendimiento provocada por la incorporación de microprocesadores en los sistemas mecánicos, que ocurrió en la década de 1980, cuando se introdujo por primera vez la tecnología de la información. En la década de 1990, los desarrollos en inteligencia computacional se habían utilizado para la mecatrónica de maneras que tenían el potencial de transformar completamente la disciplina.
El objetivo de un ingeniero mecatrónico es crear un sistema que sea menos complicado, más rentable y más confiable mediante la combinación de los principios de la mecánica, la ingeniería eléctrica, la electrónica y la computación.
En cuanto al tema de la ingeniería de control de sistemas mecatrónicos, la ingeniería cibernética se ocupa de la disciplina. Uno puede usarlo para gobernar o regular un sistema como este (para más información, ver teoría del control). Los módulos mecatrónicos son capaces de lograr los objetivos de producción a través del proceso de colaboración, y heredan los atributos de fabricación de flexibilidad y agilidad dentro del esquema de producción. Se utiliza una arquitectura de control para incorporar módulos mecatrónicos en equipos de fabricación modernos. Estos módulos se utilizan para producir el producto final. Las arquitecturas jerárquicas, poliárquicas, heteroárquicas e híbridas son los tipos de arquitecturas más conocidos. Los algoritmos de control se utilizan para definir los procedimientos que se utilizan con el fin de lograr un efecto técnico. Estos algoritmos pueden o no hacer uso de métodos formales en su implementación. Los sistemas híbridos son esenciales para el campo de la mecatrónica. Algunos ejemplos de sistemas híbridos incluyen sistemas de fabricación, unidades de sinergia, rovers de exploración, subsistemas de automóviles que incluyen sistemas de frenos antibloqueo y asistencia de giro, y dispositivos diarios como cámaras de enfoque automático, video, discos duros, reproductores de CD y teléfonos.
El campo de la ingeniería mecánica es reconocido como un componente esencial de la ingeniería mecatrónica. Involucrada en esto está la investigación de los aspectos mecánicos de cómo funciona un objeto. En el contexto de un sistema mecatrónico, los términos "elementos mecánicos" se refieren a la estructura mecánica, el mecanismo, el fluido térmico y los componentes hidráulicos de los mismos. El estudio de la mecánica de fluidos, la neumática, la hidráulica y la termodinámica, así como la dinámica y la mecánica de fluidos. Una persona que trabaja como ingeniero mecánico puede especializarse en sistemas hidráulicos y neumáticos, y se pueden encontrar trabajando en la industria automotriz. Los ingenieros mecatrónicos también se conocen como ingenieros mecánicos. Teniendo en cuenta que tienen una sólida formación tanto en ingeniería mecánica como electrónica, los ingenieros mecatrónicos también son capaces de diseñar vehículos. Cuando se trata de crear cosas, es bastante necesario tener conocimientos de herramientas de software como el diseño asistido por ordenador y el software de fabricación asistida por ordenador. El campo de la mecatrónica abarca una parte del plan de estudios mecánico que se utiliza ampliamente en la industria automotriz.
Una parte importante de las funciones que realiza un automóvil están representadas por sistemas mecatrónicos. Muchos tipos diferentes de sistemas tienen el bucle de control que es producido por el sensor, el procesamiento de información, el actuador y el cambio mecánico (físico). Existe una amplia gama de tamaños posibles para el sistema. Se trata de una tecnología mecatrónica que se conoce como sistema de frenos antibloqueo (ABS). Otro es el propio mecanismo de freno. También se considera un sistema mecatrónico el bucle de control que se produce mediante el control de la conducción (por ejemplo, el control de crucero), el motor, la velocidad a la que se conduce el vehículo en el mundo real y la medición de la velocidad. El hecho de que muchos fabricantes de automóviles tengan departamentos de desarrollo que se denominan "mecatrónica" es otra indicación del importante papel que desempeña la mecatrónica en el campo de la ingeniería automotriz.
Un sistema mecatrónico es el foco del campo de la ingeniería electrónica y de telecomunicaciones, que se especializa en el desarrollo de dispositivos electrónicos y equipos de telecomunicaciones. Una persona que se especializa en electrónica y telecomunicaciones y es ingeniero mecatrónico está familiarizada con los diversos dispositivos de hardware informático. El uso más importante de este tema de la mecatrónica es la transmisión de señales a largas distancias. Los sistemas mecatrónicos también incluyen sistemas digitales y analógicos, que se consideran componentes cruciales. La ingeniería que se ocupa de las telecomunicaciones se ocupa del proceso de transmisión de información a través de un medio.
La ingeniería en el campo de la electrónica está conectada con los campos de la ingeniería informática y la ingeniería eléctrica. El campo de la ingeniería de control tiene una amplia variedad de aplicaciones en el campo de la electrónica, que van desde los sistemas de vuelo y propulsión de aviones comerciales hasta el control de crucero que se encuentra en muchos automóviles modernos. El diseño VLSI es un componente esencial en el proceso de desarrollo de circuitos integrados. Los profesionales de la ingeniería que se especializan en mecatrónica tienen un amplio conocimiento de semiconductores, microprocesadores, microcontroladores y microchips. La aplicación de la mecatrónica en el negocio de fabricación de productos electrónicos permite la realización de investigaciones y desarrollos en dispositivos electrónicos de consumo como teléfonos móviles, computadoras portátiles, cámaras y otros productos similares. Cuando se trata de crear y fabricar dispositivos electrónicos, se requiere que los ingenieros mecatrónicos adquieran el conocimiento y las habilidades esenciales para operar herramientas informáticas como MATLAB y Simulink de manera efectiva.
El campo de la ingeniería mecatrónica es un campo de estudio interdisciplinario que incorpora los principios básicos de los sistemas mecánicos y eléctricos. El diseño de transformadores de alta potencia o transmisores de módulos de radiofrecuencia es una de las actividades de las que se encarga un ingeniero mecatrónico.
Debido al hecho de que mezcla una serie de ciencias diferentes, incluidas la electrónica y las telecomunicaciones, con la ingeniería aeronáutica, la aviónica también se considera un subcampo de la mecatrónica. El subcampo de la ingeniería mecatrónica y la ingeniería aeroespacial, que es una rama de la ingeniería que se centra en los sistemas electrónicos de los aviones, se conoce como ingeniería aeroespacial. La combinación de las palabras "aviación" y "electrónica" da como resultado la palabra "aviónica". El registrador de vuelo de una aeronave, el radar meteorológico, el detector de rayos y el sistema de direccionamiento e informes de comunicación de la...
